《解读自由基》PPT课件

解读自由基,自由基学说,自由基学说是1956年美国加利福利亚大学的Harman首先提出来的。其主要观点是：生物体随着增龄而发生的退行性变化是由于自由基对机体各组织细胞普遍损伤作用所引起。近几十年来，愈来愈多的实验证据表明自由基与衰老发生密切相关，自由基理论的探讨目前已成为衰老机制研究中极为活跃并具有代表性的领域。,自由基学说的基本概念,自由基是化学上的一个术语，又称游离基，是具有一个以上的不成对的电子的分子或原子的总称。自由基如：H（氢自由基）、OH（羟自由基）、H3C（甲基自由基）等。,自由基的产生,自由基是物质间进行氧化还原反应过程中所形成的产物。自由基由机体代谢过程中连续不断产生并对自身发生一定的损害作用，它广泛地参与机体的生理与病理过程。自由基反应产生与电离辐射、非酶促反应及酶促反应，特别是生物体内的两大获能过程光合作用和由氧还原成水的过程。,自由基对机体的损害,自由基在体内反应水平增高时，可与机体细胞的生物大分子发生作用，是大分子受损，从而引起疾病和衰老，自由基的危害可概括为以下几点：引起核酸变化；引起脂质过氧化；引起蛋白质的变性；引起胞外可溶成份的降解；引起脂褐素生成增多。,衰老的自由基学说,生物体内的自由基对生物大分子、细胞甚至组织都有很强的损伤作用。自由基衰老学说认为衰老过程就是活性氧代谢失调,导致自由基累积的过程。而人体内的自由基主要是氧自由基,它对不饱和共价键有特殊的亲和力,能使脂质过氧化。细胞的生物膜中含有类脂质,若自由基在体内积累过多,过剩的自由基就会使类脂质中的不饱和脂肪酸发生过氧化,从而破坏细胞的膜结构,使膜功能失常,导致细胞死亡。同时脂质过氧化的终产物丙二醛(MDA)亦能使膜蛋白、酶发生交联反应,加重细胞的功能结构损害。,另外,自由基还可使细胞内的线粒体、溶酶体膜破坏,导致细胞能源生产中断,使细胞自溶。而自由基对DNA的损伤尤为重要,主要表现为核酸分子的解聚,影响信息传递、转录与复制;蛋白质合成能力下降,产生差错与变性,引起内脏器官功能失调及肿瘤发生。受破坏的蛋白质、脂质堆积在细胞内,使细胞新陈代谢发生障碍,从而导致衰亡。常见的细胞老化的标志物脂褐素,就是这些受损的蛋白质与脂质堆积于细胞中所形成的。人们随着年龄的增长,心肌、神经等细胞内的脂褐素含量逐渐增多,如果在皮肤组织中聚集过多,就会形成所谓的老年斑。,三、自由基引起衰老的机理,由自由基引起机体衰老的主要机制可以概括为以下三个方面：1.生命大分子的交联聚合和脂褐素的累积。2.器官组织细胞的破坏与减少。3.免疫功能的降低。,1.生命大分子的交联聚合和脂褐素的累积,自由基作用于脂质过氧化反应，氧化终产物丙二醛等会引起蛋白质、核酸等生命大分子的交联聚合，该现象是衰老的一个基本因素。脂褐素(Lipofuscin)不溶于水故不易被排除，这样就在细胞内大量堆积，在皮肤细胞的堆积，即形成老年斑，这是老年衰老的一种外表象征。胶原蛋白的交联聚合，会使胶原蛋白溶解性下降、弹性降低及水合能力减退，导致老年皮肤失去张力而皱纹增多以及老年骨质再生能力减弱等。脂质的过氧化导致眼球晶状体出现视网膜模糊等病变，诱发出现老年性视力障碍(如眼花、白内障等)。由于自由基的破坏而引起皮肤衰老，出现皱纹，脂褐素的堆积使皮肤细胞免疫力的下降导致皮肤肿瘤易感性增强，这些都是自由基的破坏。,不饱和脂肪酸被自由基氧化形成脂褐素。脂褐素沉积在免疫器官，机体免疫力下降；脂褐素沉积在脑细胞，造成记忆力下降、头脑混沌、睡眠质量下降；脂褐素沉积在皮肤细胞中，使皮肤粗糙、黯淡、无光泽，出现皱纹、色斑等；脂褐素沉积在晶状体细胞，使其退化变性，引起视力障碍；脂褐素沉积在头发，就会出现白发甚至脱发；,脂褐素沉积在脂肪细胞，就会促进脂肪堆积；脂褐素沉积在血管壁上就会形成动脉粥样硬化等；脂褐素沉积在血液中，就会对心脑血管健康造成危害；脂褐素沉积在肝细胞，就会影响肝脏的健康，使肝脏不能正常发挥功能；脂褐素沉积还会带来人体分泌雌激素和雄激素的减少。,器官组织细胞的破坏与减少，是机体衰老的症状之一。例如神经元细胞数量的明显减少，是引起老年人感觉与记忆力下降、动作迟钝及智力障碍的又一重要原因。器官组织细胞破坏或减少主要是由于基因突变改变了遗传信息的传递，导致蛋白质与酶的合成错误以及酶活性的降低。这些的积累，造成了器官组织细胞的老化与死亡。生物膜上的不饱和脂肪酸极易受自由基的侵袭发生过氧化反应，氧化作用对衰老有重要的影响，自由基通过对脂质的侵袭加速了细胞的衰老进程。,2.器官组织细胞的破坏与减少,自由基作用于免疫系统，或作用于淋巴细胞使其受损，引起老年人细胞免疫与体液免疫功能减弱，并使免疫识别力下降出现自身免疫性疾病。所谓自身免疫性疾病，就是免疫系统不仅攻击病原体和异常细胞，同时也侵犯了自身正常的健康组织，将自身组织当作外来异物来攻击。如弥散性硬皮病、溃疡性结肠炎之类的自身免疫性疾病，往往伴有较多的染色体断裂。研究表明，自身免疫病的病变过程与自由基有很大的关系。,3.免疫功能的降低,抗氧化与延缓衰老,生物体内具有一整套能产生和清除自由基的平衡体系,一旦这种动态平衡体系遭到破坏,体内过剩的自由基就会使基因突变,代谢异常从而导致衰老。基于衰老的自由基学说,延缓衰老可从以下两方面入手:第一,抑制自由基反应引发过程;第二,阻断自由基反应链。前者可通过限制热量摄入,减少摄入易氧化的膳食成分等途径来实现;后者可通过服用抗氧化剂或增加摄入含有天然抗氧化成分的食品来达到。,体内抗氧化酶,研究表明,机体内具有许多抗氧化酶,包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)等。SOD是目前已知的唯一能直接清除氧自由基O2的专一酶,其余三酶虽不能直接清除氧自由基,但可清除自由基前体、H2O2及脂质过氧化物而抑制自由基生成反应。CAT是分解H2O2的专用酶。POD不仅具有与CAT一样的分解H2O2的作用,而且还有分解其它过氧化物的作用。GSH-Px能抑制烟酸胺腺嘌呤二核甘酸(NADH)形成OH,对脂质过氧化作用的损伤起削弱作用。,四种酶在体内组成一个相互保护的防御群。随着年龄的增长,机体代谢功能下降,其中自由基清除系统功能减弱。大部分的实验结果表明:抗氧化酶SOD、CAT、GSH-Px等的活性随年龄增加而降低,自由基增多、脂质过氧化产物(LPO)含量升高从而导致衰老。因此,能提高机体抗氧化酶活性的物质同时也就具有了抑制及清除自由基的作用。,生物体内低浓度超氧阴离子自由基(O-2)是维持生命活动所必需的,其浓度过高时,可引起机体组织细胞氧化损伤,导致机体发生疾病,甚至死亡。超氧化物歧化酶(Superoxidedismutase,简称SOD)是清除生物体内超氧阴离子自由基的一种重要抗氧化酶,具有抗衰老、抗癌、防白内障等作用,因而受到全世界学术界广泛关注,使之成为涉及分子生物学、微生物学、医学等学科领域及医药、化工、食品等生产行业的一个热门研究课题。,对抗自由基的利器,SOD在医药行业中的应用,SOD由于半衰期短、分子量大、易失活等缺点,不利于临床使用,而基因工程手段对SO